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【编辑推荐】为探究热带云雾林 CH?交换机制，研究人员对留尼汪岛两类森林的泥炭土壤、树干等多生境微生物组及 CH?/CO?通量展开研究。发现土壤为 CH?汇、CO?源，地上与地下生境微生物群落驱动差异显著，为森林 CH?收支研究提供新视角。
在地球的热带地区，云雾缭绕的森林宛如神秘的生态秘境，默默储存着大量碳汇，却在甲烷（CH?）循环研究中长期被忽视。作为强效温室气体，CH?的全球变暖潜势是二氧化碳（CO?）的 25 倍，而热带森林土壤虽被认为是 CH?的重要汇，但关于其地上与地下生境微生物如何调控 CH?通量的机制尚不明晰。尤其是热带云雾林，这类分布于中高海拔、湿度极高的生态系统，其泥炭土壤和植被在气候变化下的 CH?交换过程，一直缺乏深入的原位观测和微生物组解析。
为填补这一科学空白，爱沙尼亚塔尔图大学（University of Tartu）的研究团队聚焦留尼汪岛的两类热带云雾林 —— 单一 Erica reunionensis 林（ Erica 林）和 Erica reunionensis 与 Alsophila glaucifolia 混交林（混交林），开展了一项跨生境的 CH?循环微生物驱动机制研究。该研究成果发表于《Environmental Microbiome》，为理解热带森林碳循环提供了关键的微生物视角。
研究人员采用多技术联用策略：通过静态箱 - 气相色谱法测定土壤和树干的 CH?、CO?通量；利用宏基因组测序（Illumina NovaSeq X 平台）和定量 PCR（qPCR）分析甲烷生成（mcrA 基因）、好氧甲烷氧化（pmoA 基因）及厌氧甲烷氧化（n-DAMO 16S rRNA 基因）相关微生物的丰度与功能；结合土壤理化性质（含水量、硝态氮、pH 等），解析不同生境（土壤、冠层土壤、叶片、树干）的微生物群落特征。
土壤：CH?的 “隐性吸收器” 与微生物的 “战场”
研究发现，两类森林的泥炭土壤均为 CH?汇，吸收速率为 - 23.8±4.84 μg C m?2 h?1，同时作为 CO?源（55.5±5.51 μg C m?2 h?1）。 Erica 林土壤的 CH?吸收能力更强，这与其中高丰度的 NC-10 细菌（属于 n-DAMO 过程功能菌群）密切相关。n-DAMO 过程依赖硝态氮（NO??）作为电子受体，将 CH?氧化与反硝化耦合，该过程在 Erica 林土壤中的优势地位，通过高拷贝数的 n-DAMO 16S rRNA 基因（3.42×10? copies/g dw）和结构方程模型（SEM）得以验证。此外，混交林土壤中检测到疣微菌门（Verrucomicrobia）和好氧甲烷氧化菌（α- 变形菌纲），表明不同植被类型可塑造特异性的甲烷代谢菌群。
地上生境：树干与叶片的 “双重面孔”
树干整体表现为弱 CH?汇（-0.94±0.4 μg C m?2 h?1），但不同物种存在差异： Alsophila glaucifolia 树干的 CH?吸收能力更强。有趣的是，树干核心样本未检测到 CH?循环功能基因，而附着的冠层土壤中富含疣微菌门甲烷氧化菌（0.1–3.1%）和 n-DAMO 基因，暗示树皮表面微生物是 CH?氧化的主力。叶片则展现出 CH?生成潜力：两类森林的叶片均检测到高丰度 mcrA 基因（3.5×10?±2.3×10? copies/g dw），尤其是混交林中的 Alsophila glaucifolia 叶片，其宏基因组显示甲烷生成相关基因（mtrA/B）富集，表明叶际微生物可能在特定条件下成为 CH?源。
微生物组的垂直分异：从土壤到冠层的 “代谢地图”
宏基因组分析揭示，土壤与地上生境的微生物群落存在显著分异。土壤中，NC-10 细菌仅见于 Erica 林，疣微菌门甲烷氧化菌仅存在于混交林土壤，而 α- 变形菌纲甲烷氧化菌普遍分布。冠层土壤中，甲烷氧化菌与生成菌共存，但后者基因丰度更高，暗示厌氧微环境可能促进 CH?生成。叶片微生物组则以甲烷生成菌为主，尽管检测到少量甲烷氧化菌，但整体代谢潜力倾向于 CH?释放。
研究结论与科学启示
这项研究首次系统对比了热带云雾林地上与地下生境的 CH?循环微生物机制，证实了以下关键发现：
- 泥炭土壤的 CH?吸收主要由 n-DAMO 过程（依赖 NO??的厌氧甲烷氧化）和好氧甲烷氧化共同驱动，植被类型通过影响土壤氮素分布塑造功能菌群；
- 树干作为 CH?汇的功能依赖于表面附着的冠层土壤微生物，而非内部组织；
- 叶际微生物具有 CH?生成潜力，挑战了 “叶片仅为 CH?汇” 的传统认知；
- 地上生境的微生物组在森林 CH?收支中贡献显著，需纳入全球碳循环模型。
该研究不仅填补了热带云雾林 CH?循环的微生物机制空白，还提示气候变化下土壤湿度与氮沉降的变化可能通过影响 n-DAMO 和甲烷氧化菌活性，改变森林的 CH?汇功能。同时，叶际与冠层土壤微生物的代谢潜力，为理解森林 - 大气界面的温室气体交换提供了新维度。未来研究需进一步追踪不同季节和水文条件下的微生物动态，以完善热带森林碳循环的预测模型。
